DE10335839A1

DE10335839A1 - Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange

Info

Publication number: DE10335839A1
Application number: DE2003135839
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Scholand
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange (10) mittels der folgenden Schritte: Zunächst wird ein hohler Rohling (5) aus Metall bereitgestellt. Dann wird in das Innere des Rohlings (5) ein Kern (7) aus Metall eingebracht, wobei der Schmelzpunkt des Materials des Kern (7) unterhalb des Schmelzpunktes des Materials des Rohlings (5) liegt. Anschließend wird der Rohling (5) verformt, so daß eine Zahnstange (10) gebildet wird. Schließlich wird die Zahnstange (10) erwärmt, bis sich der Kern (7) verflüssigt, und das verflüssigte Material des Kerns (7) wird aus der Zahnstange (10) entfernt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange in Umformtechnik, insbesondere zur Verwendung in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.

Bei einem solchen Herstellungsverfahren wird ein rohrförmiger, hohler Rohling verwendet. Um zu verhindern, daß der Rohling beim Umformen flach zusammengedrückt wird, wird üblicherweise unter den Bereich des Rohlings, der zu der Verzahnung der Zahnstange umgeformt werden soll, ein Kern eingelegt. Dieser Kern soll nach dem Umformen aus Gewichtsgründen wieder entfernt werden. Dies ist allerdings schwierig, da der Kern nach dem Umformen des Rohlings in der Zahnstange eingeklemmt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange in Umformtechnik zu schaffen, bei dem der Kern nach dem Umformen leicht entfernt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Zunächst wird ein hohler Rohling aus Metall bereitgestellt. Dann wird in das Innere des Rohlings ein Kern aus Metall eingebracht, wobei der Schmelzpunkt des Materials des Kerns unterhalb des Schmelzpunktes des Materials des Rohlings liegt. Anschließend wird der Rohling verformt, so daß eine Zahnstange gebildet wird. Schließlich wird die Zahnstange erwärmt, bis sich der Kern verflüssigt, und das verflüssigte Material des Kerns wird aus der Zahnstange entfernt. Auf diese Weise kann im Inneren des Rohlings ein widerstandsfähiger Kern verwendet werden, der ungeachtet der beim Umformen auftretenden Querschnittsänderungen problemlos aus dem Inneren der Zahnstange entfernt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Wandstärke des Rohlings verringert werden kann, da der Kern etwas nachgiebiger als das Material des Rohlings ist und der Rohling dadurch beim Umformen nicht nur nach außen und oben, sondern auch geringfügig nach innen fließen kann.

Der Kern kann nach dem Formen der Zähne und eventueller anderer Geometrien der Zahnstange in einem speziellen Bad oder auch beim Härten der Zahnstange entfernt werden. In beiden Fällen kann das Material des Kerns wiedergewonnen werden, so daß es erneut in einen Rohling eingefüllt werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 in einer Seitenansicht einen Rohling;
2 einen Schnitt durch den Rohling von 1;
3 in einer schematischen Seitenansicht eine aus dem Rohling gebildete Zahnstange;
4 einen Schnitt durch die Zahnstange von 3;
5 schematisch den Schritt des Ausschmelzens des Kerns aus der Zahnstange; und
6 schematisch einen Schnitt durch die Zahnstange, nachdem der Kern ausgeschmolzen wurde.
In 1 ist schematisch ein Rohling 5 gezeigt, der als Rohr mit hohlem Innenraum ausgebildet ist und aus härtbarem Stahl besteht. Im Inneren des Rohlings 5 ist ein Kern 7 angeordnet, der aus einer Aluminiumlegierung besteht. Der Kern 7 kann entweder als Stab in das Innere des Rohlings 5 eingeschoben werden oder alternativ in flüssigem Zustand in den Rohling 5 eingegossen werden und dort aushärten.
Als Material für den Kern 7 kann grundsätzlich jedes Material verwendet werden, das hinsichtlich Umformbarkeit und Widerstandsfähigkeit den Anforderungen beim Umformprozeß genügt und dessen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des Materials des Rohlings 5 liegt.
In 3 ist eine Zahnstange 10 zu sehen, die durch Kaltverformen des Rohlings 5 hergestellt wurde. Die Details des Herstellungsverfahrens sind hier nicht relevant; es kann grundsätzlich jedes beliebige Umformverfahren verwendet werden. Wichtig ist nur, daß der Kern 7 den Bereich des Rohlings, der mit Zähnen versehen wird, geeignet unterstützt, so daß der Umformprozeß in der gewünschten Weise ablaufen kann. Wie in 4 zu sehen ist, verformt sich der Kern 7 beim Umformen des Rohlings.
Anschließend wird die Zahnstange 10 erwärmt (siehe 5 mit angedeuteter Wärmestrahlung Q), und zwar auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes des Materials des Kerns 7 liegt, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Materials des Rohlings 5. Dabei verflüssigt sich der Kern 7, so daß er aus dem Inneren der Zahnstange 10 herausfließen kann. Wie in 6 zu sehen ist, wird auf diese Weise eine Zahnstange 10 mit vollständig hohlem Innenraum erhalten.
Das Erwärmen der Zahnstange 10 zum Zweck des Ausschmelzens des Kerns 7 kann entweder ein separater Schritt sein oder, wie bevorzugt wird, während des Härtens der Zahnstange 10 erfolgen. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, die Zahnstange 10 separat zu erwärmen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange (10) mittels der folgenden Schritte: – es wird ein hohler Rohling (5) aus Metall bereitgestellt; – in das Innere des Rohlings (5) wird ein Kern (7) aus Metall eingebracht, wobei der Schmelzpunkt des Materials des Kerns (7) unterhalb des Schmelzpunktes des Materials des Rohlings (5) liegt; – der Rohling (5) wird verformt, so daß eine Zahnstange (10) gebildet wird; – die Zahnstange (10) wird erwärmt, bis sich der Kern (7) verflüssigt, und das verflüssigte Material des Kerns (7) wird aus der Zahnstange (10) entfernt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (7) als Stab in das Innere des Rohlings (5) eingesteckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Kerns (7) in flüssigem Zustand in den Rohling (5) eingefüllt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (7) aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (5) kaltverformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (5) aus härtbarem Stahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern während des Härtens der Zahnstange (10) ausgeschmolzen wird.